综述：用于绿原酸传递的胶体平台：纳米乳液、纳米颗粒、纳米脂质体及皮克林乳液在可持续食品保存中的应用

《ADVANCES IN COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》：Colloidal delivery platforms for chlorogenic acid: nano-emulsions, nanoparticles, nanoliposomes, and pickering emulsions in sustainable food preservation

　　**摘要**
绿原酸（CGA）是一种源自植物的酚类化合物，因其强大的抗氧化和抗菌特性而备受关注，被视为一种多功能生物活性剂，具有广阔的可持续食品保质应用前景。本综述对比了四种用于绿原酸传递的胶体平台：纳米乳液、纳米粒子、纳米脂质体及皮克林乳液，评估了它们的制备策略、释放机制及食品保鲜效果，并将这些平台与直接处理方法和可食用涂层/薄膜并列，视为互补的、复杂性较低的传递方式。文章系统讨论了关键方面，包括制备策略、作用机制及保鲜性能。对过去十年发表的研究进行分析后发现，绿原酸可以以游离形式、接枝结合物或通过纳米传递系统整合到生物聚合物基质中（如壳聚糖、海藻酸盐、明胶和淀粉等复合材料）。绿原酸的加入显著提升了可食用涂层的抗氧化能力、抗菌活性、阻隔性能和机械稳定性，有效抑制了微生物生长，减缓了脂质和蛋白质的氧化过程，延长了包括水果、蔬菜、肉类和水产品在内的多种食品的保质期。新兴证据还表明，含有绿原酸的涂层能够干扰关键微生物代谢途径（如铁的获取和生物膜的形成）。总体而言，本综述强调了绿原酸作为下一代食品保鲜技术中的一种多功能且可持续的生物活性化合物的重要作用，将其与先进的胶体传递平台相结合。

**引言**
确保食品在储存过程中保持安全、新鲜和营养价值一直是当今复杂食品系统中面临的严峻挑战。随着全球供应链的扩展和消费者对高质量产品的需求增加，开发有效保鲜策略的压力从未如此之大[1]。传统上，人们依赖合成防腐剂（如亚硫酸盐[2]、苯甲酸盐[3]和亚硝酸盐[4]）来抑制微生物生长和减缓氧化变质。虽然这些化合物效果显著，但人们对其长期健康影响和过敏潜力的担忧日益加剧，同时消费者也越来越倾向于选择“清洁标签”食品[5]，这促使人们寻找更安全、天然的替代品。现代消费者不仅要求食品安全，还希望食品加工过程尽可能少且环保，从而推动了保鲜技术和包装材料的创新。

与此同时，食品包装行业正在经历一场悄然的革命。传统的石油基塑料虽然机械性能强且能有效保护食品，但由于其在自然界中的持久性和积累问题，对环境造成了严重危害[6]。由可再生生物聚合物（如淀粉、纤维素、壳聚糖[CS]、海藻酸盐和蛋白质）制成的可降解薄膜提供了有希望的替代方案[7]。这些薄膜环保且可持续，但其性能因所用聚合物的不同而有很大差异。基于淀粉和纤维素的薄膜通常机械强度较低，易受潮，且不具备天然的抗菌或抗氧化性能，而壳聚糖是个例外——其阳离子特性赋予了它显著的抗菌活性以及温和的pH依赖性自由基清除和金属螯合能力。然而，其抗氧化活性仍低于酚类化合物。海藻酸盐与淀粉和纤维素类似，内在生物活性也非常有限。尽管存在这些差异，这四种聚合物的机械强度和防潮性能普遍低于合成塑料，除非经过进一步改性或添加活性化合物（如绿原酸）[8]。仅仅用生物聚合物替代塑料已不足以满足需求；现代包装材料必须积极参与食品质量的保持，而不仅仅是被动防护。

对安全、清洁标签和可持续食品保鲜策略的需求主要源于消费者对合成添加剂潜在健康风险的日益认识，以及越来越严格的食品成分监管政策[9]。因此，源自植物的天然防腐剂受到了广泛关注，被视为传统化学防腐剂的理想替代品。这些天然化合物（包括精油[EOs]、有机酸、多糖和多酚）既能有效延长食品保质期，又符合消费者对低加工度和天然成分产品的期望[10]。在各种天然防腐剂中，酚酸因其强大的生物活性和在可食用植物材料中的广泛存在而尤为引人注目。咖啡酸、阿魏酸、没食子酸和绿原酸等酚酸因其抗氧化、抗菌和抗炎作用而被认为非常适合多种食品保鲜应用[11]。结构上，这类分子含有多个羟基的芳香环，能够清除自由基、螯合促氧化金属离子、破坏微生物细胞膜并抑制氧化酶，从而缓解导致食品变质的主要过程。

在这些化合物中，绿原酸（化学名称为5-O-咖啡酰奎宁酸）作为天然防腐剂受到了广泛关注。它在咖啡豆、苹果、梨、浆果以及土豆和洋蓟等常见植物性食品中普遍存在[12]。绿原酸具有强抗氧化和抗菌活性，能够有效中和活性氧（ROS），延缓脂质氧化，并抑制大肠杆菌（Escherichia coli）、沙门氏菌（Salmonella enterica）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）等常见食品污染微生物的生长[13]。这些综合特性使其在需要同时保持氧化稳定性和微生物安全性的食品体系中特别有价值。绿原酸在食品保鲜中的应用非常广泛，涵盖了多种传递形式。作为天然防腐剂，它被用于浸渍液、喷雾处理和活性可食用涂层（ECs）中，以减少酶促褐变、抑制微生物生长，并保持新鲜切割的水果、蔬菜、肉类、海鲜和乳制品的感官、质地和营养价值[14]。这些直接应用方法在多种食品系统和储存条件下均显示出显著效果，突显了绿原酸作为独立生物活性化合物的多功能性。

此外，绿原酸还被作为功能性添加剂添加到生物聚合物包装薄膜和涂层中（包括由淀粉[15]、壳聚糖[16]、纤维素[17]和明胶制成的涂层），无论是以游离形式还是通过包封方式。在这些系统中，绿原酸不仅增强了抗氧化和抗菌性能，还与聚合物基质相互作用，提高了机械强度、阻隔性能和控释效果。尽管取得了这些进展，但由于浓度、食品基质类型、储存条件及与载体材料的兼容性等因素，绿原酸在实际食品保鲜系统中的应用仍面临诸多挑战。在大规模工业应用前，还需仔细考虑可能出现的感官变化、长期稳定性、监管审批和成本等问题。

本综述旨在全面概述绿原酸作为天然防腐剂在现代食品保鲜策略中的多功能作用。主要目的在于系统比较四种主要的绿原酸传递平台（纳米乳液、纳米粒子、纳米脂质体和皮克林乳液）在制备策略、物理化学稳定性、释放机制及食品保鲜效果方面的优劣，并探讨其向可食用涂层和薄膜中的集成。文章还讨论了绿原酸的来源、化学性质、生物合成及生物活性（包括抗氧化和抗菌作用），以及其作为植物次级代谢产物的功能。绿原酸在食品体系中的应用包括直接用于水果、蔬菜、肉类和乳制品的保鲜；同时，它还被纳入生物聚合物活性包装薄膜（如多糖和蛋白基质）、静电纺丝材料及光动力包装系统中。此外，绿原酸还被用于EC配方中，以延长保质期和保持食品质量。总体而言，综述总结了最新进展，并展望了基于绿原酸的可持续且有效的食品保鲜策略的发展前景。

**结构与物理化学性质**
绿原酸因其多功能的生物活性及其在食品保鲜和安全领域的日益重要性，成为研究最广泛的植物来源酚类化合物之一[17]。随着消费者偏好逐渐转向清洁标签食品和天然添加剂，绿原酸作为传统合成防腐剂的替代品引起了广泛的科学和工业兴趣。其在自然界中的普遍存在及其结构特点……

**绿原酸作为直接食品防腐剂的应用进展**
近年来，关于绿原酸作为天然食品防腐剂的研究已从初步评估发展到更为精细的应用策略，解决了稳定性、保鲜效率、感官兼容性和工业可行性等问题，使其成为传统合成防腐剂的有希望的替代品。早期研究主要集中在将绿原酸以游离形式直接添加到食品基质中……

**绿原酸的胶体传递平台**
由于绿原酸在水中的稳定性较低，且在食品相关条件下（pH > 7、温度 > 60°C和紫外线照射）容易被氧化和水解降解，同时其天然生物利用度适中，因此人们对能够保护、浓缩并实现其在食品界面可控释放的胶体传递系统进行了大量研究[23][78]。这些胶体传递平台包括纳米乳液、聚合纳米粒子等……

**绿原酸在生物聚合物食品包装中的应用**
将绿原酸纳入生物聚合物包装标志着从传统的被动包装材料向能够主动保持食品质量的智能系统的转变[108]（图3）。传统包装材料主要作为惰性屏障提供机械支持，对氧气、水分和物理污染等环境因素的防护有限，但对控制食品内部的化学和生物变化作用有限……

**绿原酸功能化可食用涂层的研究进展**
将绿原酸加入EC系统已被证明是延长食品保质期的有效策略，同时支持清洁标签和可降解的保鲜方法[136][137]。ECs是由壳聚糖、海藻酸盐、明胶或果胶等天然聚合物制成的薄膜，作为半透性屏障调节食品表面的水分传输和气体交换。当绿原酸加入这些聚合物基质时，可提供额外的生物保护作用……

**绿原酸的感官效应**
绿原酸在浓度大于约0.1–0.2 mg/mL时会给大多数食品带来特有的苦味和收敛感，这可能影响消费者的接受度。这种苦味源于绿原酸中的儿茶酚基团与苦味受体（TAS2R14和TAS2R16）的相互作用。然而，当绿原酸被加入生物聚合物薄膜和涂层中时，其直接感官影响显著减弱，因为聚合物基质对其进行了控制……

**结论与挑战**
本综述比较了四种用于可持续、清洁标签食品保鲜的绿原酸胶体传递平台（纳米乳液、纳米粒子、纳米脂质体和皮克林乳液），评估了每种平台的制备、释放行为和稳定机制对保鲜效果的影响。研究表明，由于绿原酸具备强大的抗氧化、抗菌和金属螯合能力……

**作者贡献声明**
Ananthi Pandi：撰写初稿、数据整理、概念构思
Rui Li：撰写初稿、数据整理
Wanli Zhang：撰写初稿、方法论设计
Tao Yang：撰写与编辑、资金协调、概念构思
Haiming Chen：撰写与编辑、监督、资金协调
Seid Mahdi Jafari：撰写与编辑、验证、监督、数据分析

**利益冲突声明**
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。